我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)一種可用于智能人機(jī)界面和光熱療法的表皮傳感器
2023/4/10 15:34:24 來(lái)源:科技部生物中心
導(dǎo)言:該研究團(tuán)隊(duì)制備的柔性多功能MXene水凝膠表皮傳感器具有高靈敏度、寬傳感范圍(350%應(yīng)變)和可靠的重復(fù)性,可以靈敏地監(jiān)測(cè)各種人體生理信號(hào)(如肘部彎曲、手指彎曲、吞咽和腕脈搏)和細(xì)微的電生理信號(hào),為康復(fù)運(yùn)動(dòng)和心血管/肌肉相關(guān)疾病提供重要的診斷信息。
隨著人工智能的蓬勃發(fā)展,柔性可穿戴設(shè)備有望革新個(gè)人健康管理的格局,帶來(lái)顛覆性的變化。基于導(dǎo)電水凝膠的表皮傳感器憑借其柔軟度、組織相似性、3D仿生結(jié)構(gòu)和可調(diào)導(dǎo)電通道等優(yōu)勢(shì),在智能電子皮膚、多功能假肢、人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和智能診療等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。然而,要實(shí)現(xiàn)兼具高靈敏度、寬傳感范圍和可靠的循環(huán)穩(wěn)定性,以及出色的抗腫脹能力,同時(shí)用于進(jìn)一步智能按需光熱治療的近紅外光觸發(fā)解離和藥物釋放的超靈敏人機(jī)界面水凝膠表皮傳感器,仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。近期,北京化工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將MXene納米片網(wǎng)絡(luò)巧妙地引入到包含低熔點(diǎn)瓊脂糖和聚乙烯醇的水凝膠網(wǎng)絡(luò)中,制備了柔性多功能MXene水凝膠表皮傳感器。研究成果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊,論文的標(biāo)題“Flexible Antiswelling Photothermal-Therapy MXene Hydrogel-Based Epidermal Sensor for Intelligent Human–Machine Interfacing”。
該研究團(tuán)隊(duì)制備的柔性多功能MXene水凝膠表皮傳感器具有高靈敏度、寬傳感范圍(350%應(yīng)變)和可靠的重復(fù)性,可以靈敏地監(jiān)測(cè)各種人體生理信號(hào)(如肘部彎曲、手指彎曲、吞咽和腕脈搏)和細(xì)微的電生理信號(hào),為康復(fù)運(yùn)動(dòng)和心血管/肌肉相關(guān)疾病提供重要的診斷信息。此外,水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫脹能力,可以避免因過(guò)度腫脹而擴(kuò)大傷口,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可靠的傷口治療。研究人員還證明它具有良好的生物相容性和穩(wěn)定的光熱性能,可用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)后的智能光熱治療;同時(shí),在長(zhǎng)時(shí)間的近紅外光照射下,通過(guò)溫度敏感的低熔點(diǎn)瓊脂轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài),水凝膠中發(fā)生部分解離,使得傳感器軟化部分解離并按需釋放載藥,實(shí)現(xiàn)殺菌和促進(jìn)創(chuàng)面愈合功能。
該研究提出的傳感器不僅可用于智能人機(jī)界面,還具有超靈敏的醫(yī)療保健傳感性能和及時(shí)治療的潛能,有望改變?nèi)藱C(jī)交互和智能診療的個(gè)性化醫(yī)療保健格局。
注:此研究成果摘自《Advanced Functional Materials》雜志,文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)和立場(chǎng),僅供參考。
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